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Was ist ein Organismus?

Was ist ein Organismus?


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Die Definition eines Organismus, die Wikipedia gibt, ist

Ein Organismus ist jedes zusammenhängende lebende System.

Ich verstehe, dass dies keine Organismen nach dieser Definition sind:

  • Ein Vogel und ein Baum, auf dem er sitzt, leben und grenzen aneinander, aber sie bilden kein System.
  • Alle Menschen leben und bilden ein System, aber sie grenzen nicht aneinander.

Aber einiges ist mir unklar. Meine Adern und meine Haut sind zusammenhängend und lebendig. Bilden sie ein System? Ich denke schon, zumindest nach dem, was ich in Wikipedia über Systeme gelesen habe. Sie sind definitiv miteinander verbunden; sie haben Verhalten; und ich glaube, dass sie eine Struktur haben, obwohl ich nicht wirklich sicher bin, was Struktur ist. Vielleicht können wir, wenn wir sorgfältig definieren, was "Struktur" bedeuten soll, verhindern, dass (Haut + Venen) ein Organismus ist?

Ist (Mutter + ihr ungeborenes Kind) ein Organismus? Ich denke, es entspricht definitiv der Definition. Ist das ungeborene Kind ein Organismus?

Ist ein Apfel, der gerade vom Baum gefallen ist, ein Organismus? War es ein Organismus, bevor es fiel?

Ist (Mensch + sein Mikrobiom) ein Organismus? Ist ein Mensch ohne das Mikrobiom ein Organismus?

Ich denke, der Teil der Definition, der mir am wenigsten klar ist, ist das Wort "System", und in der Definition des Wortes "System" ist es das Wort "Struktur".


Ich finde die Definition in Wikipedia einfach schlecht, weil sie von einer anderen umstrittenen Definition abhängt.

Ich bevorzuge etwas, das aus einer Beobachtung von Ricard Dawkins in . folgt Der erweiterte Phänotyp (das Folgende ist mein Definition, aber ich denke, Dawkins hatte etwas Ähnliches im Sinn):

Ein Organismus ist ein System von Komponenten, die zum Überleben voneinander abhängig sind und bei der Vermehrung potenziell unbegrenzt zusammenarbeiten.

Ein einzelliger Organismus ist nach dieser Definition ein Organismus, da er sich durch Koordination seiner Bestandteile vermehrt.

Ein einzelliger Organismus mit Organellen aus Endosymbiose (denken Sie an Mitochondrien) ist ein Organismus: obwohl Mitochondrien tun vermehren sich von selbst innerhalb der Zelle, sie tun dies nicht außerhalb der Zelle, haben also nur eine begrenzte Vermehrung; und sie hängen von der Zelle als Wirt ab. Andererseits kooperieren sie bei der Zellteilung.

Endosymbionten hingegen sind Organismen, denn obwohl sie von einem Wirt (und dem Wirt von ihnen) abhängen, können sie theoretisch Schalter Host oder sogar eine begrenzte Zeit ohne Host überleben.

In ähnlicher Weise können sich die Zellen in einem mehrzelligen Organismus manchmal unabhängig (in Organen) teilen, aber sie können ohne den Rest des Organismus nicht überleben, und die unbegrenzte Reproduktion eines jeden Organs erfordert tatsächlich, über die Keimbahn des Organismus zu gehen.

Ein Virus, das zur Vermehrung auf einen Wirt angewiesen ist, tut nicht einen Organismus mit dem Wirt bilden, da er die Keimbahn des Wirts nicht nutzt; wenn es andererseits tut die Keimbahn des Wirts verwenden (beachten Sie virale Pseudogene auf unserer DNA), dann bildet er mit seinem Wirt einen gemeinsamen Organismus.

Ist (Mutter + ihr ungeborenes Kind) ein Organismus?

Das würde ich nicht sagen, da das Kind nur zeitlich ein Teil des Gastgebers ist.

Ist ein Apfel, der gerade vom Baum gefallen ist, ein Organismus?

Interessant; Ich würde sagen, ja, solange es die potenzielle Fähigkeit zur Vermehrung behält (es ist ein trennen Organismus vom Baum).

Ist (Mensch + sein Mikrobiom) ein Organismus?

Nein. Der Mensch kann (wenn auch nur kurz) ohne Mikrobiom überleben; ebenso können die Bakterien des Mikrobioms ihren Wirt wechseln.

Leider hat diese Definition auch einen Nachteil: Es gibt Organismen, die sich nicht vermehren können, weil sie unfruchtbar sind, aber es sind eindeutig noch Organismen.

Beachten Sie, dass andere Definitionen (z. B. „ein Organismus ist eine Sammlung von Komponenten, die gemeinsames genetisches Material teilen“) ebenfalls nicht universell funktionieren, da sie ebenfalls zusammenbrechen – das Beispiel der genetischen Gemeinsamkeit würde Mosaike und Organellen aus Endosymbiose ausschließen.


Ich glaube, Sie verwenden die falsche Definition von "Contigous". Die gebräuchlichste Verwendung ist im Grunde "eine Grenze teilen", sie kann aber auch sein:

-berührend oder durchgehend in einer ununterbrochenen Abfolge zusammenhängender Häuserzeilen

http://www.merriam-webster.com/dictionary/contiguous

Sie müssen auch den Teil darüber aufnehmen, was "Wohnen" definiert:

„… kann auf Reize reagieren, sich vermehren, wachsen und die Homöostase aufrechterhalten.“

Ihre Organe bilden ein System, aus dem Sie resultieren. Eine Mutter und ihr ungeborenes Kind könnten ebenfalls als Organismus im Sinne dieser Definition angesehen werden. Der Apfel nicht, und die Kombination aus Baum und Vogel auch nicht.


6.13: Wasserorganismen

  • Beigetragen von CK-12: Biologiekonzepte
  • Aus der CK-12 Foundation

Was ist das? Pflanze oder Tier?

Es ist eigentlich der gelbe Weihnachtsbaumwurm. Diese Tiere sind bunt und können rot, orange, gelb, blau und weiß sein. Der Weihnachtsbaumwurm lebt weltweit an tropischen Korallenriffen. Die Federn des Weihnachtsbaumwurms dienen der Nahrungsaufnahme und der Atmung. Diese Würmer nutzen ihre Federn, um Plankton und andere kleine Partikel zu fangen, die im Wasser passieren. Zilien geben das Futter dann in den Mund des Wurms.


Organismus

Viele Redner wetterten gegen die Unsicherheiten bei der Freisetzung gentechnisch veränderter Organismen.

Um Sex vollständig zu verstehen, brauchen wir eine Erklärung, die auf die Ursuppe sehr früher komplexer Organismen und den unmittelbaren Überlebensdruck, unter dem sie standen, zurückgeht.

Cogdell war zunächst nicht ganz davon überzeugt, dass dieser Ansatz für andere photosynthetische Organismen wie die unter Wasser lebenden Purpurbakterien und grünen Schwefelbakterien, die nach den Farben ihrer Pigmente benannt sind, Bestand haben würde.

Der Stoffwechsel ist so gering, dass diese Organismen durch den Verzehr dieser uralten Nahrung überleben können.

„Man kann den Körper eines Organismus buchstäblich als Vermutung über die Struktur der Umwelt interpretieren“, sagte Ramstead.

Außerdem wolle er „jeden bestehenden Organismus durch einen besseren ersetzen“.

„Es ist allgemein bekannt, dass ein Fötus keine ‚Person‘ ist, sondern ein Organismus sui generis“, heißt es in dem Urteil.

Sie müssen stromlinienförmig werden: ein im Grunde sehr primitiver Organismus.

Wissenschaftler des Scripps Research Institute haben diesen Mai den ersten lebenden Organismus mit synthetischen Bakterien hergestellt.

WGA wird als Lektin klassifiziert – ein Begriff für ein Protein, das von einem Organismus produziert wird, um sich selbst vor Prädation zu schützen.

Der Organismus ist ein aktiv beweglicher Spiralfaden, der etwa viermal so lang wie ein rotes Blutkörperchen ist.

Der Organismus ist ein kurzer, dicker Diplobacillus, ist häufig intrazellulär und gramnegativ (Abb. 126).

Der Staat ist daher ein künstlicher Organismus zur Förderung des individuellen und kollektiven Wohls.

Es gibt andere Infektionskrankheiten, bei denen wir den verursachenden Mikroorganismus noch nicht gefunden haben, aber seine Existenz vermuten.

Wir kennen die Ursache des Gelbfiebers nicht, obwohl Sanarelli behauptet, er habe den spezifischen Mikroorganismus isoliert.


Organismus-Definition

Ein Organismus wird als eine Einheit mit Leben definiert. Sowohl lebende als auch nicht lebende Dinge bestehen im Wesentlichen aus Molekülen. Ein Lebewesen kann jedoch anhand seiner charakteristischen Merkmale von einem unbelebten Objekt unterschieden werden. Ein Organismus besteht beispielsweise aus einer oder mehreren Zellen. Diese Struktur besteht aus biologisch hergestellten und natürlich vorkommenden Molekülen. Solche Moleküle werden als bezeichnet Biomoleküle. Beispiele sind Proteine, Nukleinsäuren, Lipide und Kohlenhydrate. Diese Biomoleküle können sich zu komplexen Partikeln organisieren, die wiederum subzelluläre Strukturen bilden können. Diese subzellulären Strukturen sind innerhalb einer Zelle enthalten. Die Zelle gilt als die grundlegende biologische Einheit, da jedes Lebewesen aus mindestens einer Zelle besteht.

Einer der wichtigsten subzellulären Bestandteile einer Zelle ist das Chromosom. Das Chromosom trägt das genetische Material. Bei Bakterien und Archaeen ist das Chromosom ein kreisförmiger DNA-Strang. Beim Menschen und anderen höheren Organismen ist es ein fadenförmiger, linearer DNA-Strang.

Der Teil der DNA, der für die physischen und erblichen Eigenschaften eines Organismus verantwortlich ist, wird als a . bezeichnet Gen. Die Gene kodieren für Aminosäuren, Proteine ​​und RNA-Moleküle. Proteine ​​sind eine der am weitesten verbreiteten Gruppen von Biomolekülen. Viele von ihnen sind Enzyme, die viele biologische Prozesse katalysieren.

Veränderungen an einem Gen können zu Mutationen führen. Dadurch könnten sich neuartige Merkmale ergeben. Während einige Mutationen tödlich sein können oder schädliche Auswirkungen haben können, gibt es auch bestimmte Mutationen, die zu positiven Ergebnissen führen können. Mutationen können Evolution und natürliche Selektion vorantreiben. Der Erwerb neuer Merkmale aus diesen Mutationen kann für das Überleben einer Art von Vorteil sein. Zum Beispiel könnte sich ein Bakterienstamm, der ursprünglich für Antibiotika empfänglich war, umwandeln und gegen Antibiotika resistent werden, wenn er neue Gene erwirbt. In dieser Hinsicht ist ein Organismus also zu Veränderung (durch Mutation) und Anpassung fähig.

Abgesehen von Enzymen benötigen viele biologische Reaktionen Energie. Die am häufigsten von Lebewesen verwendete Energieform ist ATP, d. h. chemische Energie, die verwendet wird, um verschiedene biologische Reaktionen anzuheizen. In Pflanzen und anderen photosynthetischen Organismen wird Lichtenergie durch den Prozess der Photosynthese in chemische Energie umgewandelt. Eine andere Möglichkeit der Energiegewinnung ist die Zellatmung. Zellatmung ist ein zellulärer Prozess, bei dem Kohlenhydrate verarbeitet werden, um chemische Energie zu erzeugen.

Organismen verstoffwechseln. Das bedeutet, dass sie Prozesse durchführen, die sie am Leben erhalten. Stoffwechselprozesse umfassen Wachstum, Reaktion auf Reize, Reproduktion, Abfallbeseitigung und Biosynthese. Zwei Formen des Stoffwechsels sind Anabolismus und Katabolismus. Anabolismus umfasst die energieaufwendigen Reaktionen, die zu aufbauen von Biomolekülen. Umgekehrt umfasst der Katabolismus Prozesse von zusammenbrechen Teilchen in einfachere Moleküle. Lebewesen führen diese Stoffwechselprozesse orchestriert und systematisiert durch. Sie verfügen über verschiedene Regulierungsmechanismen, um sicherzustellen, dass homöostatische Bedingungen erhalten und aufrechterhalten werden.
Organismen sind in der Lage, Reize zu erkennen und darauf zu reagieren. Sie können Veränderungen in ihrer Umgebung erkennen. Menschen und andere Tiere haben Sinne, um Reize zu erkennen. Die fünf Grundsinne sind Sehen, Riechen, Tasten, Schmecken und Hören. Die Reaktion ist überlebenswichtig. Zum Beispiel kann sich ein einzelner Organismus von der Quelle der Reize entfernen. Andere könnten sich darauf zubewegen.

Organismen können sich vermehren. Sie können eine andere der gleichen Art (Arten) hervorbringen. Dazu gibt es im Wesentlichen zwei Möglichkeiten: (1) durch sexuelle Fortpflanzung, d. h. unter Beteiligung von Gameten, oder (2) durch asexuelle Fortpflanzung, d. h. durch eine Fortpflanzung ohne Beteiligung von Gameten. Bei der ungeschlechtlichen Fortpflanzung ist der Nachwuchs ein Klon des Elternteils. Bei der sexuellen Fortpflanzung ist der Nachwuchs ein neues Individuum, das durch die Vereinigung der Geschlechtszellen gebildet wird.

Organismen durchlaufen Lebensphasen. Die Nachkommen werden bis zum Erwachsenenalter heranwachsen, also die Phase, in der sie sich auch fortpflanzen können. Auf zellulärer Ebene bedeutet Wachstum eine Zunahme der Größe oder der Zahl. Eine Zunahme der Zellgröße ist eine, bei der die Zelle an Umfang zunimmt, während sie Biomoleküle synthetisiert und speichert. Eine Zunahme der Zahl bringt eine Zunahme der Zellzahl durch Zellteilung mit sich.


Goetheanischer Empirismus

„Goethe und die Evolution der Wissenschaft“ von Craig Holdrege (2014)
Neugierig auf die Goethe-Wissenschaft, lud eine Interessengruppe der New York Academy of Sciences Craig Holdrege im Oktober 2013 zu einem Vortrag zu diesem Thema ein. Craig hat diesen Vortrag zu einem Essay erweitert. Es ist ein guter Ausgangspunkt für alle, die wissen möchten, was wir unter „goethischer Wissenschaft“ verstehen.

„Goethean Science machen“ von Craig Holdrege (2005)
Dieser Aufsatz beschreibt die Praxis eines Goetheschen Ansatzes. Es war Teil einer Sonderausgabe der interdisziplinären Zeitschrift Januskopf die sich auf Goethes Wissenschaftsansatz konzentrierte. In vierzehn Essays wurde Goethes „empfindlicher Empirismus“ aus unterschiedlichen Perspektiven diskutiert. Craig war einer der Gastherausgeber des Bandes. Wir haben auch eine portugiesische Übersetzung von Craigs Artikel.

„Das Experiment als Mittler von Objekt und Subjekt“ von Johann Wolfgang von Goethe (1790/2010)
Goethes bahnbrechender Essay beschreibt das Wesen wissenschaftlichen Wissens und Experimentierens. Siehe auch unsere Webseite über Goethe.

Denken wie eine Pflanze (2013)
Wie können wir ein Bewusstsein für die transformative Natur des Lebens entwickeln, das unser eigenes Denken und Handeln zunehmend beeinflussen kann, sodass wir bewusstere und verantwortungsbewusstere Teilnehmer an einer sich entwickelnden Erde werden? Dieses Buch geht dieser Frage direkt nach. Es ist als praktischer Leitfaden geschrieben, der anhand konkreter und anschaulicher Beispiele zeigt, wie wir aus der Kontextabhängigkeit der Natur lernen können, dynamischer und kontextsensitiver zu denken und zu handeln. Lesen Sie einen Auszug aus diesem Buch.


Biologie des Organismus

Die Organismenbiologie, das Studium von Struktur, Funktion, Ökologie und Evolution auf der Ebene des Organismus, bietet allein ein reichhaltiges Untersuchungsgebiet, spielt aber auch eine zentrale Rolle bei der Beantwortung konzeptioneller Fragen zu Ökologie und Evolution. Organismen verbinden Ökologie, Physiologie und Verhalten mit den Bereichen vergleichende Genomik, evolutionäre Entwicklung und Phylogenetik. Die Untersuchung auf Organismenebene ist in der gesamten vergleichenden Biologie von entscheidender Bedeutung, die immer stärker wird, da die Genome von immer mehr Organismen sequenziert und annotiert werden. Die Fakultäten des EEB teilen die Überzeugung, dass Studien über ökologische und evolutionäre Prozesse effizienter und ihre Ergebnisse zuverlässiger sind, wenn sie auf der detaillierten Vertrautheit eines Naturforschers mit den untersuchten Organismen beruhen.

Wir untersuchen die zugrunde liegenden molekularen und umweltbezogenen Grundlagen individueller Variation und die Konsequenzen phänotypischer Variation auf Fitness und Interaktionen des Organismus. Wir untersuchen die organismische Struktur mit Methoden, die von traditionellen Dissektionen bis hin zu Mikro-CT-Scans reichen, und wir untersuchen die Funktion mit Methoden, die von der physiologischen Leistung des ganzen Körpers bis hin zu detaillierter funktioneller Genomik reichen. Mit diesen Methoden untersuchen wir sowohl innerhalb als auch zwischen Kladen die Ursachen und Folgen von Variationen in einer Vielzahl von Merkmalen: Paarungs- und Migrationssysteme immunologische Abwehrkräfte schwimmen Blasen und Federn.

Die Abteilung umfasst das Cornell University Museum of Vertebrates (CUMV) und diese Sammlungen dienen als Grundlage für eine reiche Gemeinschaft von Organismenbiologen, mit denen wir im Laboratory of Ornithology und The Paläontological Research Institution interagieren. Die CUMV-Sammlungen verfügen über national bedeutende Bestände an Fischen, Vögeln, Säugetieren, Reptilien und Amphibien, die die Forschungsinteressen der Fakultät an der Wirbeltierbiologie seit der Gründung der Universität widerspiegeln.

Studien zur genetischen Struktur natürlicher Populationen von Tieren und Pflanzen konzentrieren sich auf das Verständnis von Ausbreitungsmustern und die Natur von Hindernissen für den Genaustausch zusammen mit Studien zu Ökologie und Verhalten. Solche Studien ermöglichen eine detaillierte Analyse der Kombination von Genotyp, Phänotyp und Umwelt Evolutionsbahnen bestimmen.


Inhalt

Der Begriff "Organismus" (aus dem Griechischen ὀργανισμός, Organismus, aus ὄργανον, organon, d.h. "instrument, implement, tool, organ of sense or apprehension") [11] [12] erschien erstmals 1703 in englischer Sprache und nahm 1834 seine heutige Definition an (Oxford English Dictionary). Es steht in direktem Zusammenhang mit dem Begriff „Organisation“. Es gibt eine lange Tradition, Organismen als sich selbst organisierende Wesen zu definieren, die mindestens auf Immanuel Kants 1790 zurückgeht Kritik des Urteils. [13]

Ein Organismus kann als eine Ansammlung von Molekülen definiert werden, die als mehr oder weniger stabiles Ganzes funktionieren, das die Eigenschaften des Lebens aufweist. Wörterbuchdefinitionen können weit gefasst sein und Formulierungen wie "jede lebende Struktur, wie eine Pflanze, ein Tier, ein Pilz oder ein Bakterium, die zum Wachstum und zur Reproduktion fähig ist" verwenden. [14] Viele Definitionen schließen Viren und mögliche künstliche nicht-organische Lebensformen aus, da Viren zur Reproduktion von der biochemischen Maschinerie einer Wirtszelle abhängig sind. [15] Ein Superorganismus ist ein Organismus, der aus vielen Individuen besteht, die als eine einzige funktionelle oder soziale Einheit zusammenarbeiten. [16]

Es gab Kontroversen darüber, wie man den Organismus am besten definieren kann [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] und tatsächlich darüber, ob ein solcher Definition notwendig. [27] [28] Mehrere Beiträge [29] sind Antworten auf die Vermutung, dass die Kategorie "Organismus" in der Biologie möglicherweise nicht angemessen ist. [30] [ Seite benötigt ]

Viren Bearbeiten

Viren werden normalerweise nicht als Organismen angesehen, da sie nicht in der Lage sind, sich autonom zu reproduzieren, zu wachsen oder zu verstoffwechseln. Obwohl einige Organismen auch nicht in der Lage sind, unabhängig zu überleben und als obligatorische intrazelluläre Parasiten zu leben, sind sie in der Lage, unabhängig zu metabolisieren und sich fortzupflanzen. Obwohl Viren einige für lebende Organismen charakteristische Enzyme und Moleküle besitzen, haben sie keinen eigenen Stoffwechsel, sie können die organischen Verbindungen, aus denen sie gebildet werden, nicht synthetisieren und organisieren. Dies schließt eine autonome Reproduktion natürlich aus: Sie können nur passiv von der Maschinerie der Wirtszelle repliziert werden. In diesem Sinne sind sie der unbelebten Materie ähnlich.

Obwohl Viren keinen eigenständigen Stoffwechsel unterhalten und daher normalerweise nicht als Organismen klassifiziert werden, haben sie ihre eigenen Gene und entwickeln sich nach Mechanismen, die den evolutionären Mechanismen von Organismen ähneln. Ein Argument dafür, dass Viren als lebende Organismen eingestuft werden sollten, ist ihre Fähigkeit zur Evolution und Vermehrung durch Selbstorganisation. Einige Wissenschaftler argumentieren jedoch, dass sich Viren weder entwickeln noch sich selbst reproduzieren. Stattdessen werden Viren von ihren Wirtszellen entwickelt, was bedeutet, dass es eine Ko-Evolution von Viren und Wirtszellen gab. Ohne Wirtszellen wäre eine virale Evolution unmöglich. Dies gilt nicht für Zellen. Gäbe es keine Viren, könnte die Richtung der zellulären Evolution eine andere sein, aber Zellen könnten sich trotzdem weiterentwickeln. Was die Reproduktion angeht, verlassen sich Viren bei der Replikation vollständig auf die Maschinerie des Wirts. [31] Die Entdeckung von Viren mit Genen, die für den Energiestoffwechsel und die Proteinsynthese kodieren, hat die Debatte darüber angeheizt, ob Viren lebende Organismen sind. Das Vorhandensein dieser Gene deutete darauf hin, dass Viren einst in der Lage waren, sich zu verstoffwechseln. Später stellte sich jedoch heraus, dass die Gene, die für den Energie- und Proteinstoffwechsel kodieren, einen zellulären Ursprung haben. Höchstwahrscheinlich wurden diese Gene durch horizontalen Gentransfer von viralen Wirten erworben. [31]

Organismen sind komplexe chemische Systeme, die so organisiert sind, dass sie die Fortpflanzung und ein gewisses Maß an Nachhaltigkeit oder Überleben fördern. Dieselben Gesetze, die die nicht-lebende Chemie regeln, steuern die chemischen Prozesse des Lebens. Im Allgemeinen sind es die Phänomene ganzer Organismen, die ihre Eignung für eine Umwelt und damit das Überleben ihrer DNA-basierten Gene bestimmen.

Organismen verdanken ihren Ursprung, ihren Stoffwechsel und viele andere innere Funktionen eindeutig chemischen Phänomenen, insbesondere der Chemie großer organischer Moleküle. Organismen sind komplexe Systeme chemischer Verbindungen, die durch Interaktion und Umwelt eine Vielzahl von Rollen spielen.

Organismen sind halbgeschlossene chemische Systeme. Obwohl es sich um einzelne Lebenseinheiten handelt (wie es die Definition erfordert), sind sie gegenüber der sie umgebenden Umwelt nicht abgeschlossen. Zum Betrieb nehmen sie ständig Energie auf und geben sie wieder ab. Autotrophe produzieren nutzbare Energie (in Form organischer Verbindungen) mit Licht der Sonne oder anorganischen Verbindungen, während Heterotrophe organische Verbindungen aus der Umwelt aufnehmen.

Das primäre chemische Element dieser Verbindungen ist Kohlenstoff. Die chemischen Eigenschaften dieses Elements wie seine große Affinität zur Bindung mit anderen kleinen Atomen, einschließlich anderer Kohlenstoffatome, und seine geringe Größe, die es zur Bildung von Mehrfachbindungen befähigt, machen es ideal als Grundlage für organisches Leben. Es ist in der Lage, kleine Dreiatomverbindungen (wie Kohlendioxid) sowie große Ketten aus vielen Tausend Atomen zu bilden, die Daten speichern (Nukleinsäuren), Zellen zusammenhalten und Informationen übertragen (Protein).

Makromoleküle Bearbeiten

Verbindungen, aus denen Organismen bestehen, können in Makromoleküle und andere kleinere Moleküle unterteilt werden. Die vier Gruppen von Makromolekülen sind Nukleinsäuren, Proteine, Kohlenhydrate und Lipide. Nukleinsäuren (insbesondere Desoxyribonukleinsäure oder DNA) speichern genetische Daten als eine Sequenz von Nukleotiden. Die besondere Sequenz der vier verschiedenen Nukleotidtypen (Adenin, Cytosin, Guanin und Thymin) diktiert viele Eigenschaften, die den Organismus ausmachen. Die Sequenz ist in Codons unterteilt, von denen jedes eine bestimmte Sequenz von drei Nukleotiden ist und einer bestimmten Aminosäure entspricht. So kodiert eine DNA-Sequenz für ein bestimmtes Protein, das sich aufgrund der chemischen Eigenschaften der Aminosäuren, aus denen es besteht, auf eine bestimmte Weise faltet und so eine bestimmte Funktion erfüllt.

Diese Proteinfunktionen wurden erkannt:

    , die die Reaktionen des Stoffwechsels katalysieren
  1. Strukturproteine ​​wie Tubulin oder Kollagen
  2. Regulatorische Proteine ​​wie Transkriptionsfaktoren oder Cycline, die den Zellzyklus regulieren
  3. Signalmoleküle oder ihre Rezeptoren wie einige Hormone und ihre Rezeptoren
  4. Abwehrproteine, die alles umfassen können von Antikörpern des Immunsystems über Toxine (z. B. Dendrotoxine von Schlangen) bis hin zu Proteinen, die ungewöhnliche Aminosäuren wie Canavanin enthalten

Eine Doppelschicht aus Phospholipiden bildet die Zellmembran, die eine Barriere darstellt, die alles innerhalb einer Zelle enthält und verhindert, dass Verbindungen ungehindert in die Zelle ein- und aus ihr herauskommen. Aufgrund der selektiven Permeabilität der Phospholipidmembran können nur bestimmte Verbindungen diese passieren.

Alle Organismen bestehen aus strukturellen Einheiten, die Zellen genannt werden, einige enthalten eine einzelne Zelle (einzellig) und andere enthalten viele Einheiten (mehrzellig). Vielzellige Organismen sind in der Lage, Zellen zu spezialisieren, um bestimmte Funktionen auszuführen. Eine Gruppe solcher Zellen ist ein Gewebe, und bei Tieren treten diese als vier Grundtypen auf, nämlich Epithel, Nervengewebe, Muskelgewebe und Bindegewebe. Mehrere Gewebearten arbeiten in Form eines Organs zusammen, um eine bestimmte Funktion zu erfüllen (z. B. das Pumpen des Blutes durch das Herz oder als Barriere zur Umwelt wie die Haut). Dieses Muster setzt sich auf einer höheren Ebene fort, wobei mehrere Organe als Organsystem fungieren, wie das Fortpflanzungssystem und das Verdauungssystem. Viele vielzellige Organismen bestehen aus mehreren Organsystemen, die sich aufeinander abstimmen, um Leben zu ermöglichen.

Zelle bearbeiten

Die Zelltheorie, erstmals 1839 von Schleiden und Schwann entwickelt, besagt, dass alle Organismen aus einer oder mehreren Zellen bestehen alle Zellen aus bereits bestehenden Zellen stammen und Zellen die erblichen Informationen enthalten, die zur Regulierung der Zellfunktionen und zur Weitergabe von Informationen an die nächste Generation von Zellen notwendig sind Zellen.

Es gibt zwei Arten von Zellen, eukaryotische und prokaryotische. Prokaryotische Zellen sind normalerweise Singletons, während eukaryotische Zellen normalerweise in vielzelligen Organismen vorkommen. Prokaryontischen Zellen fehlt eine Kernmembran, so dass die DNA innerhalb der Zelle ungebunden ist eukaryontische Zellen haben Kernmembranen.

Alle Zellen, ob prokaryontisch oder eukaryontisch, haben eine Membran, die die Zelle umhüllt, ihr Inneres von ihrer Umgebung trennt, das Ein- und Ausgehen reguliert und das elektrische Potential der Zelle aufrechterhält. Innerhalb der Membran nimmt ein salziges Zytoplasma den größten Teil des Zellvolumens ein. Alle Zellen besitzen DNA, das Erbmaterial von Genen, und RNA, die die notwendigen Informationen enthält, um verschiedene Proteine ​​wie Enzyme, die primäre Maschinerie der Zelle, aufzubauen. Es gibt auch andere Arten von Biomolekülen in Zellen.


Was ist ein individueller Organismus? Eine mehrstufige Auswahlperspektive

Die meisten Biologen definieren einen einzelnen Organismus implizit als "ein Genom in einem Körper". Diese Definition basiert auf physiologischen und genetischen Kriterien, ist jedoch für koloniale Organismen problematisch. Wir schlagen eine Definition vor, die stattdessen auf den evolutionären Kriterien der Ausrichtung der Fitness, des Exports von Fitness durch Keim-Soma-Spezialisierung und der adaptiven funktionellen Organisation basiert. Wir betrachten, wie diese Konzepte auf verschiedene mutmaßliche Einzelorganismen anwendbar sind. Wir schließen daraus, dass komplexe vielzellige Organismen und Kolonien eusozialer Insekten diese drei Kriterien erfüllen, in den meisten Fällen (mit mindestens einer bemerkenswerten Ausnahme) jedoch Kolonien modularer Organismen und genetischer Chimären dies nicht. Während Arten diese Kriterien nicht erfüllen, können sie die Kriterien für ein breiteres Konzept – das eines evolutionären Individuums – erfüllen, und die sexuelle Fortpflanzung kann eine Exaptation auf Artenebene sein, um die Entwicklungsfähigkeit zu verbessern. Wir überprüfen auch die Kosten und den Nutzen der internen genetischen Heterogenität bei mutmaßlichen Individuen und zeigen, dass eine hohe Verwandtschaft weder eine notwendige noch eine ausreichende Bedingung für Individualität ist und dass genetische Variabilität in einigen Fällen adaptive Vorteile auf der Ebene des Ganzen haben kann.


Organismen oder Maschinen?

Dr. Dan Nicholson ist zunächst Wissenschaftler, Molekularbiologe. Im Gegensatz zu den meisten Forschern auf dem sich ständig verändernden und expandierenden Gebiet der Biologie hinterfragt Dan jedoch die genauen Richtungen, in die uns Felder wie die synthetische Biologie führen. Mit seinem Doktortitel in Philosophie konzentriert sich Dans Forschung jetzt darauf zu verstehen, wie Maschinenmodelle die Biologie erklären können. Ich hatte ein Q&A mit Dan zu seinen Veröffentlichungen zur maschinellen Konzeption von Organismen, um einige interessante Einblicke in die Richtung der biologischen Forschung heute zu erhalten:

Aakriti: Bevor ich mich mit den Dingen befasse, würde mich interessieren, wie Sie sich für dieses Thema interessieren? Könnten Sie mir kurz Ihren Hintergrund beschreiben und welche Ereignisse haben Sie dazu veranlasst, über die Ähnlichkeiten und Unterschiede zwischen Organismen und Maschinen nachzudenken und zu forschen? Wie sind Sie zu Ihren konkreten Schlussfolgerungen gekommen?

Dan: Mein Hintergrund liegt in der Molekularbiologie. Ich war jedoch schnell desillusioniert von den sinnlosen Details der tatsächlichen biologischen Praxis (dh von der Langeweile und Monotonie experimenteller Forschung) und so richtete ich meine Bemühungen um, weg von der Biologie und zum Nachdenken über Biologie. Konkret bedeutete dies einen Berufswechsel von der Molekularbiologie in die Geschichte und Philosophie der Wissenschaften. Als ich dann anfing, die historische Entwicklung der philosophischen Debatten über die Natur des Lebens zu untersuchen („Leben“ wird hier nicht im philosophischen Sinn, sondern als ein streng biologisches Phänomen verstanden), entdeckte ich, dass die Analogie zwischen Organismus und Maschine zugrunde lag das Herzstück der Sache. Was ein früherer biologischer Denker über die Natur des Lebens oder über das Verhältnis der Biologie zur Physik vermutet haben mag, leitete sich mehr oder weniger direkt aus seiner Haltung ab, ob er Organismen für mechanisch hielt oder ob er dies für gefährlich irreführend hielt Charakterisierung. Und ihre Bedeutung ist nicht nur Sache der Wissenschaftshistoriker. Maschinenanalogien gibt es heute überall in der Biologie! Molekularbiologen bezeichnen Proteinkomplexe als „molekulare Maschinen“, Entwicklungsbiologen sprechen von der Entfaltung der Entwicklung als Ausführung eines im Genom kodierten „Programms“, Evolutionsbiologen bezeichnen die natürliche Auslese als Ingenieur und Anpassungen als Produkte des Designs. Es ist also ein sehr aktuelles Thema in der zeitgenössischen Biologie, auch wenn dies nicht immer geschätzt wird.

Aakriti: In Ihren Papieren ist eines Ihrer Hauptargumente gegen die Maschinenkonzeption von Organismen (MCO), dass ein Organismus intrinsisch zweckgebunden ist, während Maschinen dies äußerlich sind. Warum schließen Sie das? Könnte man argumentieren, dass sich ein Organismus selbst nicht um sich selbst kümmert, er wird nur getäuscht, dass er es tut, sondern dass er tatsächlich einem größeren Zweck dient (wie der Fortpflanzung und Weitergabe seines genetischen Materials und der Förderung seiner Art)? Oder habe ich falsch verstanden, was Sie mit intrinsisch zweckgebunden meinen?

Dan: Die Unterscheidung zwischen intrinsischer und extrinsischer Zweckmäßigkeit soll die meisten (wenn nicht sogar alle) der Hauptunterschiede zwischen Organismen und Maschinen verkörpern, indem sie sich auf ihre auf den ersten Blick offensichtlichste Ähnlichkeit bezieht, nämlich die Tatsache, dass sie auf das Erreichen von besondere Enden. Entscheidend ist jedoch, dass sie dies in grundlegend unterschiedlicher Hinsicht tun. Eine Maschine ist extrinsisch zweckgebunden in dem Sinne, dass sie zu einem Zweck arbeitet/funktioniert, der außerhalb ihrer selbst liegt, dh sie dient nicht ihren eigenen Interessen, sondern denen ihres Herstellers oder Benutzers. Ein Organismus hingegen ist seinem Wesen nach zweckdienlich in dem Sinne, dass seine Aktivitäten auf die Aufrechterhaltung seiner eigenen Organisation gerichtet sind, dh er handelt im eigenen Namen. Die intrinsische Zweckmäßigkeit von Organismen beruht darauf, dass sie selbstorganisierende, selbstproduzierende, sich selbst erhaltende und sich selbst regenerierende Systeme sind. Umgekehrt beruht die extrinsische Zweckmäßigkeit von Maschinen darauf, dass sie von externen Akteuren organisiert, montiert, gewartet und repariert werden. Ein Organismus behält seine Integrität und Autonomie als Ganzes, indem er seine Teile reguliert, repariert und regeneriert, während eine Maschine nicht nur für ihre Konstruktion und Montage, sondern auch für ihre Wartung und Reparatur auf Eingriffe von außen angewiesen ist. Ich halte dies für einen entscheidenden und sehr allgemeinen Unterschied, der zugrunde liegt, warum die Rede von Design angebracht ist, wenn man über Maschinen, aber nicht über Organismen spricht, warum Reduktionismus als Erklärungsstrategie im Kontext von Maschinen, aber nicht von Organismen ausreicht, und warum wir von Maschinen sprechen, die Fehlfunktionen auf eine Weise, die wir über Organismen nicht kennen. Ich kann auf jeden dieser Ansprüche eingehen, wenn Sie weitere Erläuterungen wünschen. Organismen, ob sie sich ihrer eigenen Existenz bewusst sind oder nicht, funktionieren und operieren auf eine Weise, die die Aufrechterhaltung ihrer eigenen Organisation und damit den Fortbestand ihrer eigenen Existenz sicherstellt. Was ein Organismus tut (und dazu gehören alle physiologischen und biochemischen Reaktionen, die in ihm ablaufen) dient letztendlich dem Zweck, seine eigene Existenz über die Zeit zu erhalten. Der Organismus muss sich dessen nicht bewusst sein, damit es wahr ist. Natürlich ist es nicht der einzige Sinn im Leben, am Leben zu bleiben. Auch die Fortpflanzung ist, wie Sie betonen, von zentraler Bedeutung, und je nachdem, auf welchen Zweig der Biologie Sie sich spezialisieren, neigen Sie möglicherweise dazu, sie für wichtiger zu halten. Tatsache ist jedoch, dass man ohne Fortpflanzung überleben kann, aber man kann sich nicht reproduzieren, ohne zu überleben (zumindest überleben, bis man sich fortpflanzen kann!). Daher glaube ich, dass die thermodynamische Herausforderung, in einer Welt, die sich unaufhaltsam in Richtung immer größerer entropischer Unordnung bewegt, lebendig und geordnet zu bleiben, das grundlegendste und beeindruckendste aller Lebensziele ist. Und aus diesem Grund bietet es ein nützliches Mittel, um das Biologische vom Mechanischen zu unterscheiden.

Aakriti: Sie erwähnen, dass Organismen sich selbst erzeugen und erhalten und das unterscheidet sie von Maschinen, aber was halten Sie von der Abhängigkeit von Organismen? What I mean by this is, organisms need food, sustenance, particular environments, in our case, doctors, and other infrastructure. In this sense, can an organism not be seen as just a more intelligent or more evolutionarily progressed machine? In the same vein, are AI robots organisms (a bit sci-fi here, but maybe something like the robots in the Terminator, if it ever comes down to that).

Dan: I don't see a conflict here. To say that organisms are autonomous systems (that is, that they act on their own behalf) is not to say that they are self-sufficient. As you note, organisms are strongly dependent on their environment. By virtue of existing in a highly organized state far from thermodynamic equilibrium, an organism must continuously exchange matter and energy with its surroundings in order to stay alive. When this flow stops, death ensues. The contrast with machines is particularly telling here. A machine can be operating to perform a particular task, or it can be at rest. Organisms, however, don't have an 'off' switch. When an organism stops working (in the thermodynamic sense), it stops existing. So the important point here is not to assume that just because organisms have autonomous capacities that they don't rely on their environment for their continued existence.

A potential problem for any attempt to demarcate organisms from machines is that one must always allow for the possibility that future technology will eventually develop to such an extent that it will enable us to create machines with the features that we consider most distinctive of organisms. What then? My answer is that if we ever succeed in engineering an artificial system that possessed all the attributes proper to living systems (self-organization, self-production, self-maintenance, self-regeneration, and consequently intrinsic purposiveness) then I would not have a problem to declare it to be alive, despite its artificial origin. If you think about it, the question of origins is not that important. Yes, it is true that until now all organisms have evolved naturally and all machines have been artificially created. But being the product of evolution is not what makes organisms what they are. And being the product of artificial design is not what makes machines what they are. The distinction between intrinsic and extrinsic forms of purposiveness is, I think, far better suited than the distinction between natural and artificial origins to capture the respective features of organisms and machines.

Aakriti: In your writings, you mention that we study organisms "top-down", whereas we study machines "bottom up". Is this because we are only beginning to understand what organisms are made of, etc., and therefore we haven't developed a bottom-up approach yet, since machines are obviously a human creation and therefore we understand them better than we do ourselves?

Dan: What I say (in p. 163 of my 2014 paper) is that embryonic development is a 'top-down' process, whereas machine construction is 'bottom up'. What does this mean and why does it matter? In that passage I am drawing attention to the fact that organisms and machines come into existence in radically different ways. The whole that constitutes the finished machine does not exist as such prior to the assembly of the parts that compose it. One first designs all the machine parts and then these are arranged to constitute the whole. In the case of the organism the situation is reversed. Here, one already starts out with a rudimentary integrated 'whole', i.e. the fertilized egg. As the zygote develops, its regions begin to differentiate into tissues and organs. In a way, the parts that one identifies in an adult organism emerge much later than the whole from which they derive. This ontological difference has important epistemological and methodological implications. The reductionistic approach (i.e. breaking down the system to its parts in order to understand it) works brilliantly with machines because reductionism is simply the reverse of assembly. When we study machines by decomposing them, all we are doing is invert the process by which they come into existence. In the case of organisms, however, breaking them down is to do 'violence' to their nature given that, strictly speaking, organisms are not made of parts to begin with. Parts are parts by virtue of the whole. Thus, these cannot be fully understood in isolation from the whole from which they are extracted (note my emphasis on 'fully' – of course, one can learn a great deal by studying biological parts, as biochemistry and molecular biology clearly testify). The difficulty of building an organism from scratch (through a genuinely 'bottom-up' approach) is that many of its properties and capacities depend on it already existing as an integrated, organized whole. None of the parts that compose it suffice by themselves (or in different combinations) to explain why the whole system functions the way it does. Only when they are all taken as a collective, systemic entity can one truly make sense of why organisms function and behave the way they do. This obviously imposes some rather severe restrictions on the explanatory adequacy of reductionistic programs in biology. What is certain, at any rate, is that such approaches do not suffice (as they do in the case of machines).

Aakriti: What are your thoughts on genetic engineering? You touch upon this briefly in one of your papers, but I'd like to hear if you have anything more to add to this. For example, is an E. coli that we engineer to produce specific chemicals, such as biofuels, still considered an organism or is it now a machine because it serves an extrinsic purpose? Furthermore, and excuse me if this is an incorrect line of questioning, is this good or not? That is, should we control other organisms to serve our purpose in such a way?

Dan: Genetic engineering does complicate the intrinsic vs. extrinsic purposiveness distinction to a certain extent, as we do modify bacteria to serve our own ends (just as in the past we have domesticated animals and cultivated plans to serve our own ends). In such cases these organisms do appear to have an extrinsic purpose (at least for us, as their users and exploiters). Still, this only represents a contingent interference with the natural workings of these organisms, which left to their own devices, would act intrinsically purposive on their own behalf (rather than on our behalf). In fact, even when these organisms are being used by us, they are still primarily working for themselves. Bacteria that produce specific chemicals for us (to use your example) still also produce all the other chemicals they require to maintain their own metabolic integrity. Indeed, we cannot work against an organism's intrinsic 'interests'. Quite the opposite, our success in exploiting organisms (through domestication, cultivation, and now through GE) crucially relies on ensuring that our extrinsic purposes do not conflict with the basic organismic drive for survival that all living systems possess. Only once this basic need is met can organisms be found useful to other organisms (like ourselves). We can again contrast this with the case of machines. As its user, you can get a machine to do anything you want it to do without having to worry whether this goes against the machine's interests. The machine has no interests of its own. It is an instrument designed, created, and operated by us in order to serve our own ends. In a way, machines are extensions of ourselves. They have no agency of their own.

As to the question of whether using organisms is good or not, that's a very convoluted issue that lies outside my expertise (here we leave philosophy of biology and enter bioethics). It is obvious, though, that if one thinks of organisms as machines then one needn't feel a moral obligation towards organisms (for the reasons discussed above). As machines don't have interests and organisms are machines, we can do with organisms what we please without feeling morally responsible for our actions. Having said this, I don't wish to say that we shouldn't use organisms. I'm simply saying that realising that organisms are fundamentally different from machines forces us to be more aware about how we treat them.


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Bemerkungen:

  1. Grok

    Wie das interessant klingt

  2. Roibin

    Ich habe den RSS -Feed abonniert, aber aus irgendeinem Grund befinden sich die Nachrichten in Form einiger Hieroglyphen. Wie kann ich das beheben?

  3. Yosho

    Ich sehe, danke für Ihre Hilfe in dieser Angelegenheit.

  4. Mac An Bhaillidh

    Bravo, your phrase is brilliant

  5. Fenrishura

    In nur wenigen Stunden werden wir in das neue Jahr eintauchen, was uns viel Freude und Glück bringt =)



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